Uhlí v různých modifikacích může mít barvu od hnědé po černou. Je to dobré palivo, proto se využívá při přeměně tepelné energie na energii elektrickou. Vzniká jako výsledek akumulace rostlinné hmoty a průchodu fyzikálních a chemických procesů v ní.
Různé úpravy uhlí
Akumulace dřevní hmoty v bažinaté půdě vede k tvorbě rašeliny, která je prekurzorem uhlí. Rašelinový vzorec je poměrně komplikovaný, navíc pro tento druh uhlí neexistuje žádný konkrétní stechiometrický poměr. Suchá rašelina se skládá z atomů uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku a síry.
Rašelina při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám a vysokým tlakům v důsledku průběhu geologických procesů prochází řadou následujících úprav uhlí:
- Hnědé uhlí nebo lignit.
- Bitumen.
- Uhlí.
- Antracit.
Konečným produktem tohoto řetězce přeměn je tvrdý grafit nebo uhlí podobné grafitu, jehož vzorec je čistý uhlík C.
karbonské dřevo
Přibližně před 300 miliony let, během období karbonu, byla většina země naší planety pokryta obřími kapradinovými lesy. Postupně tyto lesy odumíraly a dřevo se hromadilo v bažinatých půdách, na kterých rostly. Velké množství vody a nečistot vytvořilo překážky pro pronikání kyslíku, takže se mrtvé dřevo nerozkládalo.
Po dlouhou dobu nově mrtvé dřevo pokrývalo starší vrstvy, jejichž tlak a teplota se postupně zvyšovaly. Přidružené geologické procesy nakonec vedly k vytvoření uhelných ložisek.
Proces karbonizace
Pojem „karbonizace“označuje metamorfní přeměnu uhlíku spojenou s nárůstem tloušťky stromových vrstev, tektonickými pohyby a procesy a také zvýšením teploty v závislosti na hloubce vrstev.
Zvýšení tlaku mění především fyzikální vlastnosti uhlí, jehož chemický vzorec zůstává nezměněn. Mění se zejména jeho hustota, tvrdost, optická anizotropie a pórovitost. Zvýšení teploty mění samotný vzorec uhlí směrem ke zvýšení obsahu uhlíku a poklesu kyslíku a vodíku. Tyto chemické procesy vedou ke zvýšení palivových charakteristik uhlí.
Uhlí
Tato úprava uhlí je velmi bohatá na uhlík, což vede k vysokému součiniteli prostupu tepla a vede k jeho využití v energetickém průmyslu jako hlavního paliva.
Receptura uhlí se skládá zživičné látky, jejichž destilace z ní umožňuje extrahovat aromatické uhlovodíky a látku známou jako koks, která je široce používána v metalurgických procesech. Kromě živičných sloučenin je v uhlí hodně síry. Tento prvek je hlavním zdrojem znečištění ovzduší spalováním uhlí.
Uhlí je černé a hoří pomalu a vytváří žlutý plamen. Na rozdíl od hnědého uhlí je jeho výhřevnost vyšší a činí 30-36 MJ/kg.
Receptura uhlí má složité složení a obsahuje mnoho sloučenin uhlíku, kyslíku a vodíku, stejně jako dusík a síru. Taková rozmanitost chemických sloučenin byla začátkem vývoje celého směru v chemickém průmyslu – karbochemie.
V současné době bylo černé uhlí téměř nahrazeno zemním plynem a ropou, ale nadále existují dvě důležitá využití:
- hlavní palivo v tepelných elektrárnách;
- zdroj koksu získaného bezkyslíkovým spalováním černého uhlí v uzavřených vysokých pecích.
